高中化学氮及其化合物性质及应用

第二章第八节氮及其化合物的性质及应用•四、氮及其重要化合物的相互转化⑴⑵⑶Ag(NH3)2OH⑸⑷⑺⑻⑼⑹⑾⑽⑿⒀⒂⒁强调：⒂要写3个方程式！考纲定标1.了解氮元素单质及其重要化合物的主要性质和应用。2.了解氮元素单质及其重要化合物对环境质量的影响。热点定位1.结合氧化还原反应考查不同价态氮元素之间的转化。2.氨气的实验室制备及氨的还原性实验探究。3.NH＋4的检验及铵盐的性质。目录：一、氮气二、一氧化氮和二氧化氮的性质三、氨的性质四、氨气的实验室制法五喷泉实验六．铵盐的性质七NH4+的检验：八、硝酸一、氮气（N2）氮的原子结构N+725电子式NN结构式：N≡N思考：结构决定性质，性质决定用途，N2有哪些重要的物理、化学性质？用途？1、氮气物理性质：难溶于水，熔沸点很低，无色无味的气体。常温下性质__________稳定结构式：N≡N叁键键能大化学性质N≡N容易断开么？2化学性质：常温下稳定用作保护气高温或放电条件下才能与氢气、氧气和活泼金属反应1、氮气氮的固定：将游离态的氮转变为化合态的氮的方法N2+3H22NH3N2+3MgMg3N2N2+O22NO高温高压催化剂点燃放电自然固氮N2化合态氮根瘤菌人工固氮(1)氧化性：(2)还原性：工业合成氨、制硝酸应用氮的氧化物NONO2色、态、味___色、___味的有毒气体____色、有______气味的有毒气体水溶性____溶于水与____反应化学性质常温下易被氧气氧化______①与水反应：===____________；②自身化合生成____色的N2O4：_______；③较强氧化性：可使湿润的淀粉KI试纸变____二、一氧化氮和二氧化氮的性质无无红棕刺激性难水2NO22HNO3＋NO无N2O4蓝3NO2＋H2O2NO＋O2==2NO2△H﹤0如何鉴别Br2（气）和NO2？1、通入CCl4中2、通入AgNO3溶液中3、水NO只能用排水法收集，不能用排空气法收集；NO2只能用向下排空气法收集，不能用排水法收集。思考:NO和NO2分别用什么方法收集？为什么？氮氧化物对大气的污染(1)来源(2)危害①NO2和SO2是形成酸雨（PH值小于5.6）的主要物质N2+O2NONO2HNO3(雷雨发庄稼)②NO是造成光化学烟雾的主要原因汽车的尾气NH3水溶液是碱，具有碱的通性指示剂酸盐N-3具有还原性酸性氧化物氧化还原性由氨气的分子式推测它的化学性质及化学方程式.化学性质：NH4＋OH－。三、氨的性质无刺激性小极易1．物理性质：____色有_______气味的气体，密度比空气____，易液化，____溶于水(通常1体积水能溶解700体积氨气)。2．化学性质(1)与水反应：NH3＋H2O_________＋水有挥发性)(2)与酸（如浓盐酸、硫酸、硝酸、碳酸）反应：得到相应的铵盐。(氨溶于水所得的溶液叫氨水，呈碱性，密度小于1g·cm－3，氨NH3·H2ONH4Cl(NH4)2SO4NH3＋HCl===________(两种气体相遇产生白烟，可用于两者检验，HNO3与HCI相遇有此现象吗？)2NH3＋H2SO4===____________(硫铵、肥田粉)；为什么氨气溶于水制氨水时，要用一倒置的漏斗？请说明原理。4NH3＋5O2=====______________(工业制硝酸)。2NH3+3CuO3Cu+N2+3H2O3Cl2+8NH3==N2+6NH4ClAl3+＋3NH3·H2O=______________________[实验室制NH3＋HNO3===__________(硝铵、炸药)；NH3＋CH3COOH===_______________；NH3＋CO2＋H2O===____________(碳铵)。(3)还原性。（与氧气反应）催化剂△(4)与某些盐反应。（通入铝盐溶液）Al(OH)3]。NH4NO3CH3COONH4NH4HCO34NO＋6H2OAl(OH)3↓＋3NH＋4【考点突破】四、氨气的实验室制法1、实验室制法Ⅰ、⑴装置图(如右图)：⑵反应原理：⑶装置类型：固体+固体气体[与制（填化学式）]⑷收集：。⑸干燥：用干燥，不能用干燥。2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2OO2向下排空气法碱石灰（CaO和NaOH的混和物）浓硫酸、P2O5、无水氯化钙A。棉花的作用为防止气体对流，提高收集氨气的速率和纯度。B．氨气是唯一能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体，常用此性质检验氨气。C．制取干燥氨气也不能用CaCl2作干燥剂，原因是CaCl2和NH3加合生成CaCl2·8NH3。（6）尾气处理①在导管口放一团用浸湿的棉花团吸收多余的氨气。②用水或稀硫酸吸收多余的氨气（注意防倒吸，如右图）该装置可以防倒吸的原因：水或稀硫酸由于氨气极易溶于水，使烧杯中的水沿漏斗上升，但由于漏斗容积比较大，当液面沿漏斗上升时，烧杯中液面在下降，当烧杯中液低于漏斗时，漏斗中的水掉下，从而防止了水的倒吸。在实验室里，常用加热铵盐和碱的混合物的方法制取氨气。反应的化学方程式为：2NH4Cl＋Ca(OH)2=====△CaCl2＋2H2O＋2NH3↑实验室快速制NH3：（1）加热浓氨水法（2）浓氨水加生石灰苛性钠法NH3·H2O===NH3↑+H2O∆CaO浓氨水②CaO与水反应放热使NH3·H2O分解产生NH3①CaO与水反应使氨水中溶剂减少氨水浓度增大，使NH3·H2ONH3+H2O平衡向右移动，产生NH3。练习．下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中错误的是AC五喷泉实验：例1、喷泉是一种常见的自然现象，其产生原因是存在压强差。（1）如图甲为喷泉实验装置。在烧瓶中充满干燥气体，胶头滴管及烧杯中分别盛有液体。下列组合中不可能形成喷泉的是（）A、HCl和H2OB、O2和H2OC、NH3和H2OD、CO2和NaOH甲（2）如果用图甲装置产生喷泉成败的关键原因是：①装置必须密闭②仪器必须干燥③气体尽量集满。（4）比较图甲和图乙两套装置，从产生喷泉的原理来分析，图甲是上部烧瓶内气体压强；图乙是下部锥形瓶内气体压强（填增大或减小）。D减小增大乙（3）某学生积极思考产生喷泉的其他办法，并设计了图乙所示装置，在锥形瓶中分别加入足量的下列物质，反应后可产生喷泉的是（）A、Cu与稀硫酸B、NaHCO3与NaOH溶液C、CaCO3与稀硫酸D、NH4HCO3与稀盐酸甲[考点师说]1．喷泉实验的形成原理(1)形成喷泉的原理：形成喷泉最根本的原因是瓶内外存在压强差。当烧瓶内气体溶于液体或与之反应时，瓶内气体大量减少，压强降低，外界的大气压将液体压入烧瓶内，如此持续，最后液体将充满烧瓶。(2)常见喷泉的形成主要有以下两类：①极易溶于水的气体(NH3、HCl、SO2等)与水可形成喷泉。②酸性气体(HCl、SO2、NO2、CO2、H2S等)与NaOH(aq)也能形成喷泉。六．铵盐的性质（1）物理性质：白色晶体，易溶于水（2）化学性质：①受热分解：现象：②与碱反应：NH4HCO3NH3↑+H2O+CO2↑NH4ClNH3↑+HCl↑固体由试管底部转移至试管上部Ca（OH）2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O(4)铵盐受热都能分解，但不是都产生NH3，如NH4NO3受热分解生成N2O和H2O。2NH4NO3=2N2+O2+4H2O七NH4+的检验：取少量样品，与混合于试管中，。将石蕊试纸靠近管口，试纸变蓝色，说明样品中含有NH4+（或者将蘸有的玻璃棒靠近管口，若有白烟产生，说明样品中含有NH4+）碱加热湿润的红色浓盐酸NH＋4――→强碱△无色气体――――→湿润红色石蕊试纸[认知无盲区](1)氨与酸反应的实质是NH3与H＋结合形成NH＋4。氨几乎能与所有的可溶性酸反应生成盐。(2)氨水的成分是三分子：NH3、H2O、NH3·H2O。三离子：NH＋4、OH－、H＋。氨水呈弱碱性。(3)氨水中有大量的NH3·H2O，但在计算其浓度时，溶质仍视为NH3。(4)铵盐受热都能分解，但不是都产生NH3，如NH4NO3受热分解生成N2O和H2O。1.纯HNO3是色、易,有气味的液体(1)、物理性质2.与水任意比互溶.在空气中遇水蒸气呈白雾状；常用浓硝酸质量分数为69％.挥发刺激性无质量分数为98%以上的硝酸为“发烟硝酸”。八、硝酸(2)硝酸的化学性质一元强酸，易挥发，不稳定（分解），强氧化性1、见光或受热分解4HNO3====2H2O+4NO2↑+O2↑△光或硝酸的浓度越大，越容易分解问题久置的浓HNO3为何常显黄色？浓HNO3通常保存在中且置于冷暗处，瓶塞不能用棕色试剂瓶橡胶塞2、酸的通性①与指示剂作用,②与活泼金属反应不产生H2，常温下与不活泼金属反应（除Pt、Au外）。③与碱和碱性氧化物反应：与CuO、FeO的反应（写出有关化学方程式）④与盐反应：与Na2CO3、Na2SO3的反应（写出有关化学方程式）稀硝酸与石蕊试液变红，不褪色，浓硝酸与石蕊试液变红，后褪色。3、强氧化性3FeO+10HNO3(稀)=3Fe(NO3)3+NO↑+5H2O[认知无盲区](1)硝酸具有强氧化性，浓硝酸的还原产物一般是NO2，稀硝酸的还原产物一般是NO，硝酸的浓度越大，氧化性越强，即浓硝酸的氧化性强于稀硝酸。(2)硝酸能溶解除Au、Pt以外的所有金属，金属与硝酸反应时硝酸的作用是强氧化性和酸性。(3)浓硝酸保存在棕色细口瓶中，需用玻璃塞而不用橡胶塞。(4)硝酸与较活泼的金属反应不产生H2，且H＋、NO－3具有强氧化性，与还原性离子：Fe2＋、I－、S2－等不能大量共存。(5)常温下，铁、铝在浓硝酸中会发生“钝化”现象，这是因为浓硝酸把其表面氧化成一层薄而致密的氧化膜，阻止了反应的进一步进行，所以，常温下可以用铝槽车装运浓硝酸。7．用以下三种途径来制取相同质量的硝酸铜：①铜跟浓硝酸反应；②铜跟稀硝酸反应；③铜跟氧气反应生成氧化铜，氧化铜再跟硝酸反应。试评价哪种方案为最佳方案？解析：有关反应为①Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O②3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O③2Cu＋O2=====△2CuO，CuO＋2HNO3(稀)===Cu(NO3)2＋H2O分析以上三组反应，可以看出：生成相同质量的Cu(NO3)2，消耗相同质量的铜，但消耗硝酸的质量(或物质的量)不相同，途径①消耗HNO3最多，途径②次之，途径③消耗HNO3最少。通过比较可以看出，生产Cu(NO3)2，途径③效果最佳，既不造成污染，又能提高HNO3的利用率。答案：途径③效果最佳二、金属与硝酸反应计算题的思维模型1.思维模型2.计算中的守恒思想的应用(1)原子守恒法(2)得失电子守恒法(3)离子方程式计算法n（HNO3）=硝酸盐中NO3-的物质的量+还原产物中被还原的N量金属失电子数=作氧化剂的HNO3得电子数(最常用！)根据金属与硝酸反应的离子方程式进行计算4．在标准状况下将1.92g铜粉投入一定量浓HNO3中，随着铜粉的溶解，反应生成的气体颜色逐渐变浅，当铜粉完全溶解后共收集到由NO2和NO组成的混合气体1.12L，则混合气体中NO的体积为()A．112mLB．1008mLC．224mLD．448mL解析：混合气体的总物质的量为1.12L÷22.4L/mol＝0.05mol,1.92g铜粉的物质的量为0.03mol。设NO的物质的量为n1mol，则NO2的物质的量为(0.05－n1)mol，根据得失电子守恒得3n1＋(0.05－n1)×1＝0.03×2，解得n1＝0.005，V(NO)＝0.005mol×22.4L/mol＝0.112L＝112mL。答案：A1．牢记1条转化主线：N2―→NH3――→O2NO――→O2NO2――→H2OHNO3――→NH3NH4NO32．理解实验室制取NH3的3个原理：①加热NH4Cl与碱石灰的混合物，②加热浓氨水，③将浓氨水滴加到CaO或NaOH等固体上。3．掌握4个化学方程式：①3Cu＋HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，②Cu＋4HNO3